喷灌条件下冬小麦灌浆期叶水势日变化及其影响因子研究

研究了冬小麦灌浆期叶水势在喷灌和地面灌溉(对照)条件下的日变化规律, 并探讨了其与农田生态因子(冠层空气温度、冠层空气相对湿度)和生理因子(气孔导度、蒸腾速率、细胞间隙 CO2浓度和光合速率)之间的关系.结果表明:与对照相比,喷灌条件下叶水势日变化曲线的变化趋势没有改变,但两种灌溉方式下叶水势的大小有显著差异,喷灌条件下冬小麦叶水势明显高于地面灌溉,在一天中8∶00～18∶00期间的不同时刻,两种灌溉方式下叶水势的差异大小表现为:在灌浆前期,喷灌和地面灌溉条件下叶水势的差异以在 8∶00时最大;在灌浆中期,差异以12∶00～16∶00期间最大;在灌浆后期,两种灌溉方式下一天中各时刻的差异微小,相对稳定.喷灌条件下冬小麦叶水势日变化的影响因子与地面灌溉条件下相比没有改变:灌浆前期,叶水势日变化均主要受生态因子冠层空气相对湿度、冠层空气温度的影响;灌浆中期,主要受生态因子冠层空气相对湿度、冠层空气温度和生理因子蒸腾速率的影响;灌浆后期,主要受生理因子光合速率的影响.但喷灌条件下各影响因子对叶水势的影响程度较地面灌溉条件下降低,表明喷灌条件下叶水势对影响因子变化的敏感性降低.     

SUNSCAN冠层分析系统在农田生态系统观测中的应用

在夏玉米实验田对英国Delta公司生产的SUNSCAN冠层分析系统进行了实地验证,观察其对冠层上下PAR、LAI等生态指标的观测状况。结果表明:该系统可同步实现冠层顶部入射PAR、冠层底的TPAR、LAI及入射PAR中散射辐射占的比例等多项生态指标的测量,克服了以往仪器观测的繁琐及时间上的不同步性,其中对LAI的多样本无损伤性观测较传统方法更具有代表性;自动记录观测具有动态监测太阳总辐射的日变化功能,该系统最佳观测时段是上午9∶00～11∶00和下午13∶00～15∶00。SUNSCAN冠层分析系统是一种高效、轻便的测量工具,具有较大的应用潜力。     

毛乌素沙地不同水分梯度根系垂直分布与土壤水分关系的研究

通过对毛乌素沙地不同水分梯度根系垂直分布的研究表明:不同水分梯度根系分布随土壤深度的增加呈指数形式下降,不同梯度由于土壤水分、植被根系类型的差异,不同水分梯度植被根系的空间分布也有差异,不同梯度根量随土壤垂直深度的模拟方程分别为:y=9.5736e-0.1341x,R2=0.8859(I);y=16.246e-0.2037x,R2=0.9301(II);y=32.001e-0.1904x,R2=0.9544(III);y=28.336e-0.1993x,R2=0.9484(IV)。不同水分梯度土壤含水率变化程度不同,同一水分梯度各层土壤含水率变化幅度亦有差异,0.1m土壤含水率变异系数最大,随着土壤深度增加变异系数减小,根据土壤含水率变异系数分析我们将各层土壤水分垂直变化划分为活跃层(0-0.1m)、次活跃层(0.2-0.6m)、相对稳定层(1m)(I、II、III);而对IV梯度划为活跃层(0-0.1m、1m)、相对稳定层(0.3m)。根系生物量垂直分布与其对应土壤含水率有明显相反的关系,土壤含水率的变化与根系生物量的变化趋于相反,当土壤含水率增大时相应区域根系生物量减小;反之则增加。随水分梯度的增加各梯度最高水分利用层逐渐向表层发展,从第I梯度0.4m的6.84到第IV梯度0.1m的14.33。     

黄土区冻融期不同土地利用土壤水分与温度的关系

为了研究冻融期土壤水分与温度的变化及其关系,通过监测野外不同土地利用径流小区土壤水分与温度数据,分析了不同深度土层土壤水分和温度的时空变化规律,阐明了研究区土壤水分与温度的相关关系。结果表明:冻融期,坡耕地20 cm土层含水率变幅最大,草地和林地均为40 cm土层含水率变幅最大;坡耕地20 cm土层含水率变异程度最大,而草地和林地的最强活跃层分别为:30 cm和10 cm;草地最先进入冻结期和融解期,且冻结和融解时间逐层滞后; 3种地类(坡耕地、林地、草地)土壤含水率与温度均呈二次函数关系。林地土壤水分与温度的相关性最强,更有利于黄土区土壤水-热保持,该结果可为黄土区土壤水分对植被恢复影响研究以及环境建设保护提供科学依据。     

利用高光谱遥感估计白粉病对小麦产量及蛋白质含量的影响

为了明确小麦感染白粉病后,病害严重度和冠层光谱与产量、产量因子及其籽粒蛋白质含量的关系,采用不同用量的药剂控制田间小麦白粉病的发生程度,于灌浆期对不同严重度小麦冠层进行高光谱测量,并对产量、产量因子及蛋白质含量进行测定.结果表明,小麦白粉病主要是通过降低千粒重导致产量损失,同时病害对小麦品质因子蛋白质含量也有明显的影响;在各期病情中以抽穗期病情与产量、蛋白质含量相关性最高,相关系数分别为-0.8726和-0.7939,扬花期病情则与千粒重相关性最高.灌浆期的光谱参数与产量、千粒重及蛋白质含量之间均有显著相关性,其中差异植被指数(DVI)和近红外波段反射率(R760-850)与三者的相关系数均在0.7以上,因此分别建立了基于DVI和R760-850的产量预测模型.     

日光温室番茄褪绿病毒病的发生规律及其与Q型烟粉虱种群动态关系

为有效控制日光温室番茄褪绿病毒病,于2014—2015年通过RT-PCR检测方法研究了济南市日光温室番茄褪绿病毒(Tomato chlorosis virus,ToCV)的发生规律、其与Q型烟粉虱Bemisia tabaci种群动态的关系及防虫网对该病毒病的防控效果。结果表明,春季日光温室番茄植株上Q型烟粉虱成虫数量呈增长趋势,5月下旬最高达到0.10头/叶,秋季日光温室番茄植株上Q型烟粉虱成虫数量9月上旬达最高7.42头/叶,后逐渐下降;日光温室Q型烟粉虱带毒率随着定植时间的延长而逐渐上升,之后维持相对稳定状态,即春季为20.00%~24.14%,秋季为30.00%~40.00%。日光温室ToCV发生与Q型烟粉虱成虫数量和带毒率密切相关,春季番茄最高发病率为12.00%;秋季番茄植株最高发病率为93.02%。番茄育苗和生长期用100目防虫网隔离可显著降低番茄植株带毒率。因此,秋季是日光温室ToCV防控关键期,覆盖防虫网阻隔烟粉虱可有效防治ToCV,推荐在日光温室使用。     

基于Hydrus-1D模型的灌区农田土壤水分渗漏和硝态氮淋失特征研究

为定量分析农田土壤水分渗漏和硝态氮淋失特征，基于3年冬小麦-夏玉米轮作水氮试验，采用Hydrus-1D模型对泾惠渠灌区农田土壤水氮运移转化过程进行动态模拟。结果表明：Hydrus-1D模型可以准确模拟不同深度土壤水分和硝态氮的运移过程，根系层下(200 cm)土壤水分渗漏量主要受灌水量影响，冬小麦全生育期根系层下土壤水分渗漏量大于夏玉米全生育期，两者渗漏量分别为15.34～25.38 cm和6.98～9.82 cm。夏玉米和冬小麦全生育期根系层下土壤水分渗漏强度分别为0.06～0.08 cm·d^-1和0.06～0.10 cm·d^-1,冬小麦越冬期灌溉处理的全生育期根系层下土壤水分渗漏量受越冬期灌水量影响明显。夏玉米和冬小麦生育期内根系层下硝态氮淋失通量范围分别为0.003～0.016 mg·cm^-3·d^-1和0.001～0.032 mg·cm^-3·d^-1。硝态氮淋失与灌水量、降雨量及土壤剖面硝态氮含量呈正相关关系，并且对降雨和灌溉的响应具有滞后性，约在灌水...     

不同水分处理下冬小麦冠层温度、叶片水势和水分利用效率的变化及相关关系

小区栽培冬小麦,设计5种程度的干旱胁迫,利用防雨棚分别控制土壤重量含水量为田间持水量的45%、55%、65%、70%、80%,观测不同水分处理下冬小麦冠层温度、叶片水势和水分利用效率的变化及相关关系。结果显示,随着含水量的增加,各处理的平均和最高冠层温度整体呈下降趋势,叶水势和蒸腾速率呈上升趋势,在小麦抽穗期干旱胁迫最严重处理表现出最大水分利用效率,开花期的水分利用效率较抽穗期整体下降了50.70%;相关分析表明,抽穗期小麦的冠层温度与空气饱和差极显著正相关(P<0.01),开花期的冠层温度和叶水势呈显著负相关(P<0.05),冠层温度和空气饱和差存在着极显著正相关,空气饱和差和蒸腾速率极显著负相关,冠层温度和水分利用效率有着显著的正相关性。综上所述,冠层温度在小麦抽穗和开花期完全可以作为作物水分状况的有效监测指标之一。     

番茄产量对各生育阶段土壤水分的响应分析

为了解不同生育阶段土壤水分状况对番茄产量的影响,根据番茄第一穗果的发育情况,将番茄全生育期划分为苗期、始花结果期、果实生长初期、快速膨大期和品质形成期五个生育阶段,采用五元二次通用旋转组合设计进行盆栽试验,建立产量与土壤含水率间回归模型,对各单一因素效应及两两因素的耦合效应进行分析,并基于Jensen和Blank模型,分析产量对各阶段耗水的敏感性。结果表明,在其它生育阶段土壤含水率为中间水平时,番茄产量随果实生长初期、快速膨大期、品质形成期土壤含水率的增加呈上升趋势,随始花结果期增加呈开口向下的抛物线变化,不随苗期而变化。始花结果期与果实生长初期和品质形成期、果实生长初期与快速膨大期土壤含水率间的交互作用均表现为促进番茄产量的提高。番茄产量对各生育阶段水分亏缺的敏感性依次为品质形成期、果实生长初期、始花结果期、快速膨大期、苗期,相应的Jensen模型水分敏感指数为0.1658、0.1275、0.0941、0.0448、-0.1813。当苗期、始花结果期、果实生长初期、快速膨大期与品质形成期土壤相对含水率分别为50%~60%、90%~100%、90%~100%、90%~100%、90%~100%时,番茄可达最高单株产量1 406.04 g。综合分析表明,保证果实生长初期、品质形成期和快速膨大期灌水,减少苗期灌水,适当控制始花结果期灌水可有效提高番茄产量。     

调亏灌溉对夏玉米根冠生长关系的调控效应

以夏玉米(zea may L. cv.)为试验材料,采用防雨棚下桶栽土培方法,进行调亏灌溉(Regulated deficit irrigation,RDI)对根、冠生长的影响研究,旨在寻求适宜的水分调亏阶段和调节亏水度,为建立节水高产、优质高效作物RDI模式提供技术参数。试验采用二因素随机区组设计,设置4个水分调亏阶段:三叶～拔节(Ⅰ),拔节～抽穗(Ⅱ),抽穗～灌浆(Ⅲ),灌浆～成熟(Ⅳ);每个调亏阶段设置3个水分调亏度:轻度调亏(L)、中度调亏(M)和重度调亏(S),土壤相对含水率分别为60%～65%FC(Field capacity)、50%～55%FC和40%～45%FC;设全生育期保持适宜土壤水分(75%～80%FC)作为对照(CK)。分别在水分调亏期间和复水后测定各处理根系参数和地上干物质质量。结果表明,玉米生长中、后期水分调亏具有促进根系发育和减缓根系衰亡的"双重效应",反映出玉米根系在生育后期比生育前期对水分适应能力强的特性。玉米根冠比(R/S)受水分影响最大的阶段是三叶-拔节期,受水分影响最小的阶段是灌浆期;拔节-抽穗期水分调亏期间能显著增大R/S,复水后分配到冠层与根系的物质比较平衡,维持较为适宜的R/S,表明此阶段为通过RDI调控玉米R/S的适宜阶段。玉米三叶-拔节期水分调亏改善了穗部性状,表明在作物营养生长阶段的适度水分调亏有利于作物生殖生长。RDI可以有效调控根/冠生长关系,提高经济产量。     

生长季马铃薯植株冠层空气中Alternaria solani分生孢子飞散动态及其影响因素

 对生长季马铃薯冠层空气中Aternaria solani (Ell. & G. Martin ) 分生孢子的数量和马铃薯早疫病发生程度进行了系统调查,并对空气中分生孢子数量与早疫病发生程度之间的相关性以及影响空气中分生孢子数量的因素进行了分析。结果表明:在马铃薯出苗至收获(6~8月份)期间,当病情指数低于4时两者之间呈显著线性相关关系,随着病情指数的增高二者的线性相关性降低。天气条件对空气中A. solani 分生孢子数量的影响明显,通常降雨2 d后空气中孢子的数量会有一个高峰,日平均气温(地上2 m)低于18℃的条件下,空气中孢子数量会显著减少。一天中6∶00 am至16∶00 pm空气中A. solani分生孢子数量较多,17∶00 pm至次日5∶00 am孢子数量较少,分别占全天总量的 60.95%和 39.05%,各小时孢子飞散量占全天比例与空气相对湿度呈显著负相关,而与空气温度呈显著正相关。     

基于冠层温度的玉米缺水诊断研究

冠层温度是判断植物水分状况的一项重要指标。以玉米良玉11为试验作物,在2014和2015年玉米抽雄期(7—8月)进行了4种不同梯度的土壤水分胁迫处理,研究了作物冠层温度、冠气温度比以及冠气温度差等指标与土壤含水量的关系,分析了冠气温度比与生理指标气孔导度的关系。研究结果显示:当土壤含水量低于0.16 cm3·cm~(-3)时,植株出现了明显的萎蔫现象,这时冠层温度、冠气温度比、冠气温度差也都分别达到了其最大值34℃,1.2℃和5℃;随着土壤含水量增大到0.20 cm3·cm~(-3),冠层温度等指标均达到其最小值,约为30℃,1.0℃和1℃,且变化比较稳定,这时植株生长良好,说明土壤供水充足,植株未受到水分胁迫。冠层温度等指标与气孔导度有显著的线性关系,气孔导度随着冠层温度等指标的增加而线性降低,表明气孔关闭会使得冠层温度显著提升。     

咸水灌溉对土壤水盐分布及设施番茄产量和品质的影响

为探明咸水灌溉对土壤水盐分布及设施番茄植株生长、产量和品质的影响,本试验以南疆地区设施番茄为研究对象,设置4个灌溉水矿化度,分别为2 g·L^-1（T1）、4 g·L^-1（T2）、6 g·L^-1（T3）和8 g·L^-1（T4）,并以淡水灌溉为对照（CK）,开展同一灌水定额条件下设施番茄适宜灌水矿化度的研究。结果表明：不同生育期阶段土壤含水率基本表现为20～60 cm土层较高,表层及深层土壤含水率相对较低,土壤含水率随着灌水矿化度的增大逐渐增加;0～80 cm土层平均土壤含水率在生育期内逐渐降低,且深层土壤降幅显著;生育期初始阶段土壤含盐量主要积聚在0～40 cm土层,随着生育期的推进土壤盐分呈累积趋势且向深层土壤运移,生育期末主要积聚在0～60 cm土层;灌水矿化度小于4 g·L^-1时0～20 cm土层整体呈脱盐状态,其中CK处理平均脱盐率达27.79%,T1处理平均脱盐率达17.07%;灌水矿化度2～4 g·L^-1促进了番茄植株生长,株高和茎粗相较CK分别...     

降水对青杨蒸腾速率及其内部调节机制的影响

降水主要增加３０～８０ｃｍ土层含水量,使空气相对湿度在１３时以前有明显提高,此时气孔导度和叶片水势亦明显提高。雨前青杨蒸腾速率日进程曲线呈双峰型,日均值３８．８μｍｏｌ·ｍ－２·ｓ－１,蒸腾速率主由气孔导度和近叶面空气相对湿度进行调控。雨后蒸腾速率日进程曲线呈单峰型,日均值４９．９μｍｏｌ·ｍ－２·－１,植物蒸腾主受空气相对湿度和土壤水的影响,气孔调节不明显。一日内水分利用效率平均值雨前高于雨后。     

Spatio-temporal variations of soil water content and salinity around individual Tamarix ramosissima in a semi-arid saline region of the upper Yellow River,Northwest China

Ecological restoration by Tamarix plants on semi-arid saline lands affects the accumulation, distribution patterns and related mechanisms of soil water content and salinity. In this study, spatio-temporal variations of soil water content and salinity around natural individual Tamarix ramosissima Ledeb. were invetigated in a semi-arid saline region of the upper Yellow River, Northwest China. Specifically, soil water content, electrical conductivity(EC_e), sodium adsorption ratio(SAR_e), and salt ions(including Na~+, K~+, Ca~(2+), Mg~(2+) and SO_4~(2–)) were measured at different soil depths and at different distances from the trunk of T. ramosissima in May, July, and September 2016. The soil water content at the 20–80 cm depth was significantly lower in July and September than in May, indicating that T. ramosissima plants absorb a large amount of water through the roots during the growing period, leading to the decreasing of soil water content in the deep soil layer. At the 0–20 cm depth, there was a salt island effect around individual T. ramosissima, and the EC_e differed significantly inside and outside the canopy of T. ramosissima in May and July. Salt bioaccumulation and stemflow were two major contributing factors to this difference. The SAR_e at the 0–20 cm depth was significantly different inside and outside the canopy of T. ramosissima in the three sampling months. The values of SAR_e at the 60–80 cm depth in May and July were significantly higher than those at the 0–60 cm depth and higher than that at the corresponding depth in September. The distribution of Na~+ in the soil was similar to that of the SAR_e, while the concentrations of K~+, Ca~(2+), and Mg~(2+) showed significant differences among the sampling months and soil depths. Both season and soil depth had highly significant effects on soil water content, EC_e and SAR_e, whereas distance from the trunk of T. ramosissima only significantly affected EC_e. Based on these results, we recommend co-planting of shallow-rooted salt-tolerant species near the Tamarix plants and avoiding planting herbaceous plants inside the canopy of T. ramosissima for afforestation in this semi-arid saline region. The results of this study may provide a reference for appropriate restoration in the semi-arid saline regions of the upper Yellow River.     

天山中部白杨沟天然林区森林小气候观测与分析

运用自动气象站对天山中部白杨沟天然林区森林内外气象因子进行同步观测,分析晴-多云、阴雨天森林的气温、相对湿度、土壤温度日变化和季节变化特征.结果表明:各季节林冠层平均最高温度和平均最低温度林内均低于林外,平均最高温度林内比林外低2.04℃,平均最低温度林外比林内高1.95℃.冠层相对湿度的平均值较林外高出3.63%,4...     

翻耕深度对膜下滴灌棉花生长和冠层小气候的影响

为探究翻耕深度对覆膜滴灌农田小气候及棉花生长的影响机制,于2019年4—10月在新疆库尔勒地区开展田间试验,设置20、30、40 cm 3组翻耕深度处理(T20、T30、T40),以免耕处理(NT)作为对照,分析了翻耕深度对土壤孔隙率、农田耗水量、田间小气候、棉花生长状况及产量的影响。结果表明：翻耕深度的增加能够有效提高土壤孔隙率、增加膜内耕层土壤温度、促进植株耗水;棉株从膜内土壤中消耗的水分对冠层小气候的调控作用大于膜外土壤的水分蒸发对冠层小气候的调控作用,NT、T20、T30、T40处理膜内位置的农田耗水量分别是膜外位置农田耗水量的2.48、2.52、3.08、3.47倍;全生育期内,T20、T30、T40处理的农田耗水量分别是NT处理的1.30、1.42、1.52倍;深翻导致农田耗水量的增加能够有效提高冠层湿度,延长棉花生育期,使棉花增产。全生育期内,各翻耕处理(T20、T30、T40)的近地表平均冠层湿度分别比NT处理高12.83%、14.49%、17.55%,棉花全生育期分别比NT处理长10、16、23 d,籽棉产量分别比NT处理高670.68、1 252.67、1 584.02 kg·hm^-2。     

一次层状云降水过程云中液态水含量的演变特征

利用2011年7月3日甘南玛曲一次层云降水过程的地基微波辐射计探测资料,分析了玛曲强降水发生前后云中温度、湿度以及液态水含量在不同高度上随时间的演变特征:在降水开始前2小时左右,空中大气温度及相对湿度均随高度的升高而递减,云液态水含量为1.0g/m3出现急剧的增加累积;降水影响时,0℃层高度逐渐降低,空中大气冷却降温较快,温度随高度的增加出现了10～20℃/2km的递减,相对湿度随高度的升高而虽然也呈现递减规律,但8km高度以下的范围内,相对湿度比降水前有较大幅度的增加,尤其在4km高度处最为明显;而液态水含量的急剧减小过程,预示着降水即将出现消亡。指出了地面产生降水明显滞后于液态水含量的增加累积约40min,空中云液态水含量特别是低层液态水含量的累积厚度、持续时间和累积区顶层与底层有无明显的波动可判识层云地面产生降水的强弱。     

Effect of solar radiation on severity of soybean rust

Soybean rust (SBR), caused by Phakopsora pachyrhizi, is a damaging fungal disease of soybean (Glycine max). Although solar radiation can reduce SBR urediniospore survival, limited information is available on how solar radiation affects SBR progress within soybean canopies. Such information can aid in developing accurate SBR prediction models. To manipulate light penetration into soybean canopies, structures of shade cloth attenuating 30, 40, and 60% sunlight were constructed over soybean plots. In each plot, weekly evaluations of severity in lower, middle, and upper canopies, and daily temperature and relative humidity were recorded. Final plant height and leaf area index were also recorded for each plot. The correlation between amount of epicuticular wax and susceptibility of leaves in the lower, middle, and upper canopies was assessed with a detached leaf assay. Final disease severity was 46 to 150% greater in the lower canopy of all plots and in the middle canopy of 40 and 60% shaded plots. While daytime temperature within the canopy of nonshaded soybean was greater than shaded soybean by 2 to 3°C, temperatures recorded throughout typical evenings and mornings of the growing season in all treatments were within the range (10 to 28.5°C) for SBR development as was relative humidity. This indicates temperature and relative humidity were not limiting factors in this experiment. Epicuticular wax and disease severity in detached leaf assays from the upper canopy had significant negative correlation (P = 0.009, R = -0.84) regardless of shade treatment. In laboratory experiments, increasing simulated total solar radiation (UVA, UVB, and PAR) from 0.15 to 11.66 MJ m(-2) increased mortality of urediniospores from 2 to 91%. Variability in disease development across canopy heights in early planted soybean may be attributed to the effects of solar radiation not only on urediniospore viability, but also on plant height, leaf area index, and epicuticular wax, which influence disease development of SBR. These results provide an understanding of the effect solar radiation has on the progression of SBR within the soybean canopy.     

膜缝沟灌对夏玉米生态环境及作物效应研究

通过田间试验,研究了膜缝沟灌对夏玉米生育期内土壤含水率、土壤温度以及生长发育状况的影响.结果表明:覆膜后可以提高土壤含水率,0 ～40 cm土壤含水率覆膜平均高于露地5.5%,40～80 cm覆膜平均高于露地2.9%,80～120 cm 覆膜平均高于露地1.3%;覆膜后在耕作层内土壤温度高于露地,且8∶00、14∶00、20∶00三个时刻,土壤温度变化幅度分别为1.13℃、0.57℃和0.34℃,均低于露地对应的2.06℃、1.38℃和1.01℃;在相同灌水量条件下,夏玉米株高高于露地49 cm,干物质最大相差126 g/株. 研究表明覆膜后有利于夏玉米的生长发育.